Ce n’est sûrement pas la première question qui vous vient à l’esprit au moment de choisir votre vélo en acier. Mais pour les plus passionnés et passionnées d’entre vous, cette question de la soudure TIG ou du soudo-brasage est souvent un sujet sur lequel il est difficile de conclure. Alors nous allons tenter de lever le voile sur ces 2 process de fabrication de vélo en acier. C’est parti !
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Cadre de vélo en acier soudé au TIG
La soudure TIG, pour « Tungsten Inert Gas » porte plutôt bien son nom. En effet, tungstène fait référence au matériau de l’aiguille montée sur la torche tenue par le soudeur. Et « Inert Gas » est le gaz utilisé pour protéger le bain de fusion lors de la soudure afin d’éviter son oxydation.
La torche, sous l’impulsion du soudeur, produit un arc électrique qui chauffe quasi instantanément les tubes jusqu’à leur température de fusion, point de passage de l’état solide à l’état liquide. Lorsque les tubes sont en fusion, le soudeur apporte un métal d’apport sous forme de baguette. Ce process est répété avec la plus grande régularité possible pour obtenir un joli cordon de soudure.
Nous ne rentrerons pas plus dans les détails de la soudure TIG car nous ne l’avons jamais mise en œuvre dans notre atelier de fabrication. Ce qu’il faut retenir, c’est que les tubes sont véritablement fusionnés entre eux avec le métal d’apport, il y a continuité de matière entre les pièces assemblées.
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Cadre de vélo en acier soudo-brasé
Contrairement au soudage TIG, le résultat obtenu par soudo-brasage n’offre pas de continuité de matière entre les tubes. Pour cette raison, le soudo-brasage n’est pas rangé dans la catégorie « soudure » mais plutôt dans celle du « collage ». Et c’est aussi pour cette raison que l’on appelle le résultat du soudo-brasage une soudo-brasure et non pas une soudure. L’aspect étymologique du soudo-brasage étant traité, passons à sa mise en œuvre !
Les tubes sont chauffés à l’aide d’un chalumeau jusqu’à la température de fusion du métal d’apport qui se présente sous forme de baguettes.
Une fois les tubes chauffés à la bonne température, la baguette, amenée au contact des tubes à joindre, fond instantanément puis durcit dès le retrait de la flamme du chalumeau. Ce process de chauffage, d’apport de matière puis de refroidissement est répété le minimum de fois possible pour limiter la chauffe des tubes tout en formant un beau cordon.
A l’image du gaz de protection de la soudure TIG, un flux de brasage appliqué sous forme de pâte sur les tubes ou sous forme gazeuse directement dans la flamme, évite l’oxydation et améliore le comportement du métal d’apport à l’état liquide.
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Impacts de la température sur l’acier
L’acier, comme véritablement tout ce qui nous entoure et nous constitue, est le résultat d’un empilement d’atomes. La structure de ces atomes, façon dont ils sont reliés entre eux, dépend de leur proportion en nature et de leur température. Ce qui nous intéresse ici, c’est l’effet de la température sur la structure des atomes, qui joue un rôle essentiel sur les propriétés de l’acier.
Lors de la montée en température d’un acier, la structure des atomes va passer par différentes phases avant de devenir liquide. Lors d’un traitement thermique qui vise à améliorer certaines caractéristiques de l’acier, les paramètres tels que le niveau de température à atteindre, la vitesse de chauffe, le maintien de la température et la vitesse de refroidissement sont parfaitement maîtrisés. Dans le cas d’une soudure, quelque soit le process de soudage utilisé du moment que celui-ci fait appel à la chaleur, tous ces paramètres de traitements thermiques ne sont pas bien maîtrisés.
Zone Affectée Thermiquement
Une soudure ou une soudo-brasure, provoque alors un traitement thermique mal maîtrisé dans la zone où les tubes sont soudés ou soudo-brasés. On appel cela des zones affectées thermiquement plus connues sous l’acronyme de ZAT. Il est difficile de prédire quelles sont les conséquences de ces ZAT sur le cadre du vélo tant elles dépendent de plusieurs paramètres plus ou moins bien maîtrisés (vitesse de chauffe et de refroidissement, température, temps, nuance de l’acier utilisé,…)
La température de fusion de l’acier située entre 1400 et 1500°c nécessaire pour la soudure TIG, produit une ZAT dont l’effet est plus important que pour une soudo-brasure. En effet, les températures de fusion impliquées pour le soudo-brasage sont bien inférieures, environ 880°c pour l’alliage de laiton (utilisé pour l’acier) et 650°c pour l’alliage enrichi à l’argent (utilisé pour l’inox).
La ZAT d’une soudure TIG est cependant moins étendue que la ZAT d’une soudo-brasure. Ceci s’explique principalement par l’instantanéité de la chaleur produite par l’arc électrique.
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Résistance d’un vélo en acier: influence du type de soudure
La question de la résistance des soudo-brasures face aux soudures TIG nous est régulièrement posée. Beaucoup tendent à croire qu’une soudure TIG est plus résistante. Alors qu’en est-il vraiment ?
Dans les 2 cas de figures, cadre soudo-brasé ou soudé au TIG, les tubes présentent des ZAT. Or nous avons vu qu’il est très difficile de mesurer l’effet des différentes ZAT sur la résistance d’un cadre de vélo en acier. Ce critère de comparaison est donc difficilement exploitable.
La fatigue sur un vélo en acier
Un second critère de comparaison intéressant est celui de la résistance à la fatigue. Pour illustrer ce qu’est une rupture liée à la fatigue, prenons l’exemple d’un fil de fer. Il va être capable de résister à un effort de plusieurs dizaines voir centaines de kilogrammes mais si vous le plié et déplié plusieurs fois avec un effort bien moindre, vous finirez par le casser en fatigue.
Sur le critère de la résistance à la fatigue, nous avons tendance à donner l’avantage à un cadre soudo-brasé grâce à ces cordons aux arrondis bien lisses. Plus l’arrondi d’un cordon est petit et plus les contraintes sont concentrés au même endroit, c’est-à-dire sur le cordon. Sur ce point, l’arrondi important des cordons soudo-brasés a donc tendance à prendre l’avantage sur l’arrondi tout petit des cordons soudés au TIG.
Résistance aux chocs
Au niveau de la résistance aux chocs, la fusion des tubes offert par la soudure TIG nous pousse à croire qu’un cadre acier soudé au TIG serait meilleur. Cependant, l’alliage en laiton des cordons soudo-brasés est à la fois très ductile et malléable. C’est-à-dire qu’il a une grande capacité d’allongement sans rupture, ce qui s’avère être très utile pour encaisser les chocs !
Vous l’aurez compris, chaque type de cadre acier a ses propres avantages et inconvénients. La résistance d’un vélo relève surtout de sa conception dans son ensemble : choix de la nuance et de la section des tubes, géométrie, …
Chez Aloueta cycles, nous avons fait le choix de faire tester par un laboratoire indépendant un de nos cadres soudo-brasés afin de valider notre méthode de conception et de fabrication. Testé selon la norme internationale ISO 4210 (2 tests de chocs et 3 tests en fatigue), notre cadre soudo-brasé en acier a passé tous les tests avec succès.
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Choix de la soudo-brasure pour un vélo en acier
Le soudo-brasage est un process beaucoup plus artisanal que le soudage TIG. Les cordons doivent être limés puis poncés afin qu’ils épousent parfaitement les tubes et qu’ils soient le plus lisse possible. Les soudures TIG ne nécessitent aucunes finitions. Le gain de temps en fabrication est alors loin d’être négligeable, ce qui le rend très intéressant pour une production en série.
Chez Aloueta Cycles, nous adorons l’aspect des cordons soudo-brasés, c’est pourquoi nous fabriquons tous nos cadres de vélo en acier sur-mesure avec la technique du soudo-brasage. Envie de voir ce que ça donne ? Par ici.
